Г.С. Ходаков, доктор фіз.-мат. наук, В«Інститут горючихкопалин В»2
Першідослідження вугільних суспензій були виконані в Інституті горючих копалин(ИГИ) і Енін ще в середині минулого століття і навіть раніше [1-4]. Вже тодірозробляли технологію утилізації забруднюючих навколишнє середовище дисперснихвугільних шламів, які утворюються в процесах збагачення, гідравлічноївидобутку і гідротранспортування вугілля з шахти. Через високу стабільності тадисперсності шламових суспензій потрібні значні витрати на їхзневоднення. Пряме (без попереднього зневоднення) спалювання шламовихсуспензій в теплових агрегатах вирішило б проблему їх утилізації. Припускали, щов певних умов це може виявитися вигідніше і більш технологічні, ніжспалювання дисперсного вугілля, що виділяється за допомогою зневоднення і висушуванняшламових суспензій. У техноекономіческіх розрахунках ефективності прямогоспалювання було прийнято, що вартість вугільних шламів мала в порівнянні зіншими витратами на їх переробку в технологічно прийнятне паливо.
Всізапропоновані технології прямого спалювання шламових суспензій виявилисяекономічно неспроможними, а екологічні аспекти проблеми - соціальнотривожними і значущими.
Практичневикористання шламових вугільних суспензій ускладнено ще їх неоднорідністювнаслідок різного походження, місцезнаходження, різних умов утриманняі зберігання. Проекти прямого спалювання шламових вугільних суспензій не булиреалізовані. До теперішнього часу побудовані установки демонтовані.
Порядз технологією прямого спалювання шламів розробляли і технологію отриманняпаливних суспензій - водовугільного палива (ВВП) з кондиційного рядовоговугілля. На відміну від вугільних шламів мінералогічний склад і властивості рядовогокам'яного вугілля регламентовані, кількість вугілля заданого складу практичноне обмежена. Тому виготовлення з нього ВУТ менш важко.Водовугільне паливо розглядали як доступну, хоча і неповноцінну, заміну(Як паліатив) енергетичних продуктів гідрогенізації вугілля. Способи отриманнявуглеводневих рідин з вугілля допомогою його гідрогенізації відомі.Однак ці способи по всьому розробленим до теперішнього часу технологіямнедостатньо досконалі; одержувані в дослідно установках рідкіпалива за вартістю неконкурентоспроможні з нафтопродуктами.
Кардинальнаполітико-економічна проблема ВУТ базується на тому факті, що промисловізапаси вугілля значно ширше і рівномірніше поширені по земній кулі, ніжсукупні запаси нафти і газу, а в енергетичному еквіваленті багаторазово їхперевершують. Величезні поклади вугілля зосереджені в Росії, Китаї, США, Австралії,Канаді, ПАР і в багатьох інших країнах. Видобуток і транспортування вугілля набудь-які, особливо далекі, відстані механізовані і чітко організовані.Тому перспектива використання вугілля, що спалюється як рідке паливо, замістьнафтопродуктів для зменшення залежності промислових країн від поставок нафтипредставлялася дуже привабливою.
Потенційнаекономічність вугільного палива визначається відносно низькою вартістюенергії, одержуваної при його спалюванні (на ТЕС) - приблизно 1, 5 дол. за 1 МДж длябітумінозного вугілля проти 4, 5 дол. за 1 МДж для мазуту (за цінамиенергоносіїв у 1997 р. в США: мазуту - 150, вугілля - 30 ... 40 дол. за 1 т намісці доставки).
Ставленнядо проблеми і асигнування на розробку суспензійних вугільних палив в різнихкраїнах визначалися конкретним станом і ступенем забезпечення місцевимиенергоносіями, а також співвідношенням витрат на вироблену в них енергію звидобувається і привізного вугілля, нафти і газу. У всіх країнах метою програм постворенню нафто-і газозаменяющіх видів палива [не тільки суспензіонноугольного(СУТ)] було забезпечення як економічної незалежності, так і екологічноїбезпеки.
Тематикапо ВУТ стала особливо популярною в 70-х роках минулого століття. Завдання полягало врозробці технологій приготування ВУТ такої якості, щоб з найменшимивитратами можна було замінити їм мазут в енергетичних агрегатах.Проектували також трубопровідне транспортування ВУТ на далеку відстань.Розробляли технологію застосування ВУТ в двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ)і замість вугілля в газогенераторах. Був також виконаний значний обсяг робіт позаміні вугілля на ВУТ в теплових котелень. Припускали цим зменшити обсягшкідливих викидів.
Вструктурі енергетичного балансу Росії в 2003 р. мазут і газ склали приблизно 70%, причому в європейській частині - більше 86%. На частку газу вНині доводиться приблизно 61% виробництва електроенергії. Частка вугілляу виробництві електроенергії в Росії становить не більше 26%. Її збільшенняза рахунок зменшення частки газу більш ніж актуально. Переклад на вугільне паливомазутних і газових ТЕС і котелень економічно перспективний ще тому, щозвільнить для експорту високоцінні енергоносії. Слід зазначити, щоструктура внутрішніх цін в Росії на енергоносії несприятлива длязаміщення вуглеводневого палива вугіллям. Так, в середній смузі Росії цінарядового вугілля із середньою теплотою згоряння приблизно 17 ... ...20МДж/кгскладає 1 800 руб/т, а ціна мазуту з середньою теплотою згоряння 42 МДж/кг -до 3800 руб/т. Невигідність заміни мазуту вугіллям очевидна.
ДляРосії найбільш актуальна проблема доставки вугілля з Кузбасу на Урал і в їїєвропейську частину. Колись багаті вугільні родовища європейської частиниРосії в значній мірі або повністю вичерпані, або видобуток вугілля обходитьсянепомірно дорого через бідність пластів і великої глибини їх залягання. Доставкавугілля з Кузбасу в центральні райони країни практично потроює вартістьвугілля. Тому для Росії, як і для Китаю і США (країн з розвиненими мережамизалізничного та водного транспорту) економічно актуально створення мережгідротранспортування вугілля і технології одержання вугільного моторного паливадля транспортних двигунів.
ВІнституті горючих копалин, НВΠ«óдротрубопроводВ» та інших наукових центрахвиконано значний обсяг робіт по створенню технології приготування, транспортуванняі спалювання ВУТ з рядового вугілля різних марок. Був спроектований і побудованийдослідно-промисловий комплекс, який включав у себе термінал приготування ВУТрозрахунковою продуктивністю 400 тис. т/рік, трубопровід довжиною 262 км і термінал прийому і спалювання ВУТ на ТЕС в Новосибірську.
Певнийдосвід застосування ВУТ накопичений також в деяких країнах, у тому числі в Китаї таСША. Китай займає перше місце в світі за обсягом видобутку і споживання вугілля(Понад 1 млрд т/рік), майже вся його енергетика (95%) заснована на ньому. Однією зпроблем Китаю є транспортування вугілля від місць його видобутку до місцьспоживання, причому траси доставки часто проходять по пересіченій місцевості, ітому найбільш вигідним може виявитися трубопровідний транспорт воднихсуспензій. Крім того, Китай зацікавлений в експорті вугілля в Японію та іншікраїни Тихоокеанського регіону, паливні ресурси яких дуже обмежені.Морські перевезення вугілля в складі суспензії, її завантаження в танкери, вивантаження іспалювання по рідинної схемою представлялися економічно раціональними. ВПротягом декількох років Китай спільно з Японією розробляє проектиприготування в Китаї вугільних суспензій і транспортування їх танкерами доприбережним ТЕС Японії, де вони використовуються спільно з мазутом і замість нього.Частина цих проектів пройшла завершальну стадію і реалізована в промисловомумасштабі.
ВСША щорічно видобувають приблизно 900 млн т вугілля, з яких 85% використовують дляотримання електроенергії. Вугільні ТЕС забезпечують приблизно 65% всього їївиробництва, ще 25% - АЕС і ГЕС. І тільки приблизно 10% електроенергіївиробляють спалюванням нафтопродуктів і природного газу на ТЕС і в дизельнихгенераторах. Для США найбільш актуальні розробки моторних вугільних палив длятранспортних двигунів - основних споживачів добувається в країні іімпортованої нафти. Як і в Китаї, в США перспективним вважали танкерноготранспортування водовугільної суспензії (ВУС) в країни Тихоокеанськогоузб...
